第58屆--民國107年

水蒸氣冷卻凝結是常識，乾冰吸熱讓液態水冷卻也是常識，因此，順理成章的推測乾冰生成煙霧的原因是冷卻空氣中的水蒸氣，原是非常合理的推論。但是，將乾冰放在空氣中，僅會產生少量的煙霧，而在液態水中卻產生大量煙霧，故推測乾冰放入水中時，大部分煙霧的生成應來自液態水而非空氣。問題是乾冰放入水中後，使水溫下降時，為何能使液態水汽化為水蒸氣，水蒸氣又是如何凝結成小水滴的呢? 同時，若將水換成其他溶劑時，是否能能生成煙霧，煙霧效果差異為何呢?在不同溫度，不同溶劑量，或在水中加入不同溶質時，又會如何? 因此我們設計了一系列的實驗，探討各種不同的變因，企圖由實驗結果建立正確的理論，並依理論設計出可運行冷霧機的模型。

布袋戲偶在傳入台灣後，因不同的時空背景與科技的演進，間接影響其視覺效果的呈現，當操偶師的手指呈現”1”、”4”、”5”、”7”這四個數字時，就可操作戲偶的頭部與四肢軀幹，加了「通」之後，戲偶手中的道具，例如：扇子、兵器、菸斗、甚至是梳頭髮…等較細膩的動作，可表演的更維妙維肖。跳躍是操偶師以快速向上推舉，並急停此一動作就可完成，其實這是物理原理中靜者恆靜動者恆動的慣性表現；戲偶的頭腳配重要接近1:1，如此在空中翻轉穩定性高，操偶師失手的機會才會小；轉棍要易於操作與其重量、長度、直徑大小有關，跑步的快慢與操偶師的小手臂上下來回擺動有關，擺動越快，戲偶雙腿擺動也越快。

兩個互相垂直的簡諧運動所構成的圖形即為Lissajous曲線，可寫成{x=p1cos(α1t+c1) y=p2cos(α2t+c2) 的形式，而當且僅當頻率比α1/α2為有理數時，圖形會形成一個封閉曲線，且會有重合與不重合兩種情況，將兩種情況分開討論，對於任意給定的頻率和相位差，我們求出了Lissajous曲線的二重點(double point，指曲線與其本身相交的點且曲線在該點的兩條切線斜率是相異的)參數值及其個數公式以及判別其重合與否的充要條件，也對Lissajous曲線的連續性質做了一些研究，包括切線斜率、反曲點個數等。並將Lissajous曲線拓展到三維的情況，發現大部分的情況下圖形是沒有二重點的封閉曲線，也得到了在固定頻率比的情況下，二維Lissajous曲線相位差的改變即為三維Lissajous曲線在空間中旋轉的投影這一有趣結果。

3D印表機正夯，號稱能啟動第三次工業革命，什麼都能印；綠色能源是人類未來能永續生存的重要條件，風力發電非常適合台灣發展；南部的天氣，夏天異常炎熱，人手一台小電風扇。本研究在探討用簡單的3D繪圖工具，利用3D印表機，製作不同葉片數、寬度、角度的葉片，裝在市售的馬達上，在固定的風速下，找出可產生最大電壓的葉片，並反過來探討能產生最大電壓的葉片，在給馬達相同的電壓下，是不是也可以產生較快的風速，並利用實驗素材製作出一台簡易的小風扇暨風力發電小夜燈的功能。

本作品首先以市面上多種橡皮筋做為子彈的適用與耐用度做測試實驗以及研究如何利用冰棒棍及橡皮筋相結合成滾輪機關槍並利用棉線拉動滾輪以產生連發現象；再者希望將手動式滾輪機關槍透過電動馬達及晶片結合以達成遠端遙控自動連發。除此之外，排除大量擊發橡皮筋及減少卡彈的核心問題後，將研究如何製做快速裝彈輔助器來解決裝彈時在時間耗費的效率。在此，以上所敘述隻藍芽遠端遙控自動發射器以及快速裝彈輔助器為本作品研究的主要目標。

林口是個正在都市化的地區，在都市化的過程中使得綠地面積逐漸縮小，因此本研究透過實地野外調查，利用綠地中雜草的種類及分布，探討人為除草頻率對環境的影響。結果顯示：開發程度越高的環境，在無遮蔭處，外來種的比例會下降，植被生物多樣性也會隨之提升，植物科別數會越多，在有遮蔭處則反之。開發度越高會導致土壤酸鹼值較林口酸性紅土接近中性，土壤濕度則會因覆蓋率高及有遮蔭而上升；從新舊公園種數提升發現植群演替現象，顯示適當的除草頻率可提供更多植物播遷到此處的機會。本研究結果可作為開發中都市綠地經營管理的維護依據，經由定期除草，可穩定原生物種的分布數量，有效降低外來入侵物種的比例，有益於植被群聚結構的健全與相對較高的生物多樣性群聚。

本研究透過文獻研讀瞭解美崙斷層的成因與歷史事件，經由實地考察、實驗模擬與地震資料的空間、時序與能量分析，對1951年與2018年兩次花蓮大地震進行比較。同時對0206花蓮大地震嚴重傷亡的雲翠大樓倒塌可能原因進行討論。 考察結果顯示0206大地震造成美崙斷層上盤出現水平滑移與逆向錯動，破裂位置與1951年重疊，嚴重災情出現區域與美崙斷層地質敏感區吻合。實驗結果顯示雲翠大樓傾倒主因是土壤液化所導致。震源分佈與能量分析顯示1951年大地震可能是菲賓板塊直接衝撞花蓮陸地所造成，而2018年大地震的成因則是隱沒帶的潛移帶動脆弱岩層的滑移與能量釋放，兩次大地震除引發的機制明顯不同外，所釋放能量的差異高達近50倍，美崙斷層仍含很多未釋放的能量。

金是一種自然界的貴重金屬，是具有極安定、高生物相容性且具抗氧化特性的物質。當金的尺寸縮小到奈米等級時，其顏色與物化性質將有很大的改變，約20nm左右的金奈米粒子在溶液中呈現紅色，其熔點降低，並具有很強的催化力。另外，當金奈米粒子的粒徑小於3nm時在溶液中則呈現混濁白色，在紫外燈下會發出螢光色澤。 本研究中金奈米粒子之合成採用四氯金酸(HAuCl4)與硼氫化鈉(NaBH4)合成金奈米粒子，研究中將探討合成反應中之還原試劑種類及比例、溫度條件等變因，對合成金奈米粒子之粒徑、光學特性及安定性等基本性質的影響。更希望本研究能運用簡易合成法使金奈米粒子合成步驟簡化，並符合綠色化學及友善環境之核心理念。

抗鹽耐旱的台灣原生濱海植物－「番杏」，對抗鹽逆境的機制為何，十分耐人尋味。我們發現提高鹽度會使番杏的發芽率些微下降，但仍有一定的發芽率。0、0.5%的鹽度之下，番杏葉面積與根長、生物質量均有較好生長情形，番杏滲透濃度可能介於0~0.5%鹽度之間。番杏幼苗發展至第3對葉，較能忍受高鹽度的環境。鹽逆境會使新長出的葉子囊狀細胞增大，已長出的細胞則不影響；有趣的是，鹽度提升後，不只新生葉內的結晶鈣數量變多，原本舊葉內結晶數量也會變多，顯示結晶鈣的數量在番杏內是會變動的。加入外源性的鈣離子(5mM)，會促進葉肉組織內結晶數量的增加，並可以提升囊狀細胞累積鹽分的能力，在鹽逆境下，添加鈣離子組別，番杏生長情形也較好。

每年夏天，我們常為鐵皮屋內的高溫而煩惱，因此開始著手研究開窗與鐵皮屋散熱的關係。我們利用鋁罐模擬鐵皮屋，測量鋁罐加熱後內部氣溫下降曲線，來研究在不外加空氣流動下不同開窗面積、位置的散熱快慢的差異及外加空氣流動下風的速度、角度是否影響散熱效果。我們發現若不外加流動，散熱速度在開窗面積超過總表面積的6%時，散熱效果會明顯的提升，而影響散熱速度的程度由大至小分別是垂直流動、斜向流動、水平流動。在外加流動的實驗中，流動越強、流動方向越正向窗戶，散熱越快。而最後我們利用觀察煙霧在箱中的流動佐證上述實驗，發現鐵皮屋之窗戶應設計在正對盛行風向的位置，且至少開設兩窗戶，兩窗戶間有垂直高度落差，散熱效果較好。